регистрация /  вход

Цифровой фильтр высокой частоты (стр. 1 из 4)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине:

«ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА и МИКРОПРОЦЕССОРЫ»

на тему: Цифровой фильтр высокой частоты


Рязань 2007 г


РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра радиотехнических систем

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Цифровые устройства и микропроцессоры»

СтудентКосс А.В. код F 0 b 12_70 группа 410

1. ТемаЦифровой фильтр высокой частоты

2. Срок представления проекта к защите « 23 » апреля 2007 г.

3. Исходные данные для проектирования:

3.1. Линейное разностное уравнение фильтра:

3.2. Порядок фильтра: M = 12

3.3. Коэффициенты фильтра:

b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 0.023815103093366 0.014780763864104 -0.067269084707391 0.054715869201380 0.089243271343775 -0.295613381939767 0.394551759773816 b8 b9 b10 b11 b12 b13 -0.295613381939767 0.089243271343775 0.054715869201380 -0.067269084707391 0.014780763864104 0.023815103093366

3.4. Разрядность данных и коэффициентов: n = 8

3.5. Входной сигнал – 8-разрядный параллельный дополнительный код

3.6. Выходной сигнал – аналоговый, диапазон изменения (0… + 2,5)В

3.7. Цифро-аналоговый преобразователь – AD 9708

3.8. Частота дискретизации: 2500 Гц

3.9. Тактовая частота микроконтроллера: 12 МГц

3.10. Микроконтроллер КР1830ВЕ51

4. Содержание пояснительной записки курсового проекта

4.1. Титульный лист

4.2. Задание на курсовой проект

4.3. Содержание

4.4. Введение

4.5. Анализ, формализация и декомпозиция задачи

4.6. Разработка и описание общего алгоритма функционирования устройства

4.7. Разработка и обоснование структурной схемы устройства

4.8. Составление и описание принципиальной схемы устройства

4.9. Разработка и отладка программы на языке ассемблера

4.10. Определение быстродействия, импульсной и переходной характеристик устройства

4.11. Заключение

4.12. Список использованных источников

4.13. Приложение

5. Перечень графического материала: схема принципиальная электрическая

Руководитель проекта 05.02.2007 г. Соколов Ю.П.
Задание принял к исполнению «»2007 г .

Содержание

цифровой фильтр программа ассемблер

1 Введение.

2 Анализ, формализация и декомпозиция задачи

2.1. Распределение портов и организация взаимодействия с внешними устройствами

2.2Выбор режима таймера-счетчика

2.3Масштабирование коэффициентов и упрощение разностного уравнения.

2.4 Разработка и описание общего алгоритма функционирования устройства.

2.5. Электрическая принципиальная схема фильтра

3 Разработка и отладка программы на языке ассемблера

4 Оценка быстродействия и определение импульсной и переходной характеристик

5 Заключение

6 Список литературы


1. Введение

Цифровые методы обработки информации все более широко внедряются во многие области техники связи и управления, в частности, в область фильтрации сигналов.

Это обусловлено тем, что эти методы обеспечивают значительно более высокую точность по сравнению с методами аналоговой обработки, а также тем, что цифровые устройства надежны и удобны в эксплуатации.

Особо важное место, среди различных методов фильтрации занимают линейные методы; устройства, реализующие цифровые методы фильтрации сигналов, получили название цифровых фильтров. На практике цифровые фильтры реализуются либо в виде программы на универсальной цифровой вычислительной машине, либо в виде специализированного вычислительного устройства с электронными схемами ввода и вывода информации.

По сравнению с аналоговыми фильтрами цифровые фильтры обладают рядом важных достоинств. К ним, прежде всего, относятся высокая стабильность и точность, не зависящие от воздействия внешних условий, простота изменения характеристик и возможность использования в качестве адаптивных устройств; при эксплуатации цифровых фильтров не возникают задачи согласования нагрузок, они могут работать в диапазоне сверхнизких частот; они могут обладать линейными фазовыми характеристиками и т.д.

Важно отметить, что цифровые фильтры практически реализуются на интегральных цифровых логических элементах, вследствие чего они могут быть компактными, недорогими и высоконадежными устройствами. Вместе с тем следует отметить, что в отличие от аналоговых цифровым фильтрам присущи некоторые специфические погрешности, обусловленные дискретизацией и квантованием аналоговых сигналов (при выполнении арифметических операций в вычислительных устройствах).[1]

В задании на курсовой проект даны частота дискретизации, разностное уравнение и коэффициенты фильтра, что в свою очередь определят характеристики фильтра.

Следовательно в курсовом проекте необходимо:

1) Разработать электрическую принципиальную схему фильтра;

2) Разработать рабочую программу на языке ассемблера, которая будет обеспечивать взаимодействие и работоспособность БИС входящих в состав фильтра, для реализации заданных свойств фильтра;

3) Провести заключительный анализ характеристик спроектированного фильтра, и если они не удовлетворяют заданным внести корректировки в рабочую программу.


2. Анализ, формализация и декомпозиция задачи

Формализация задачи при выполнении всех этапов проектирования предполагает представление выполнения функций фильтра на языке логических и математических связей, в виде логических, математических моделей и т.п. Задачей формализации является согласование структурное, логическое, алгоритмическое, электрическое всех аппаратных и программных модулей устройства, обеспечивающее разработку работоспособной электрической схемы (аппаратная часть) и работоспособной программы фильтра, согласованной с аппаратной частью [2].

2.1. Распределение портов и организация взаимодействия с внешними устройствами

В техническом задании на курсовой проект заданы базовый микроконтроллер, АЦП и формат входных и выходных сигналов. Микроконтроллер КР1830ВЕ51 представлен на рис. 1.

рис. 1[3]*

Для ввода и вывода данных будем использовать два двунаправленных порта: P2 – для ввода данных, P0 – для вывода. Необходимо организовать взаимодействие микроконтроллера и внешнего устройства таким образом, что бы готовые данные поступали с заданной частотой дискретизации. Нулевой бит порта P3 (P3.0) будем использовать в качестве линии запуска внешнего устройства. По этой линии на вывод внешнего устройства будет поступать импульс нулевого или высокого (в зависимости от внешнего устройства) уровня. Примем в программе импульс запуска - низкого уровня. Сигнал о готовности входного отсчета будет поступать на вывод P3.2 микроконтроллера. В программе будем считать, что данные готовы, если данный бит равен 0. Примем, что входное внешнее устройство имеет третье состояние выходных портов, тогда для того, что бы входные отсчеты поступили на порт микроконтроллера будем подавать импульс низкого уровня на соответствующий вход внешнего устройства. Выделим для этого линию P3.1. Запуск внешнего устройства целесообразно делать в начале программы, что позволит сэкономить время необходимое для ожидания готовности отсчета. Другими словами внешнее устройство параллельно с выполнением программы подготовит входные отсчеты еще до момента требующего их ввода. Или же, в случае если внешнее устройство не успеет подготовить отсчеты к тому времени, когда в программе предусмотрен их ввод; мы сэкономим время равное времени выполнения программы до этого момента.

В отличие от ввода отсчетов, их вывод осуществляется сразу «по готовности». Заданный в теоретическом задании ЦАП работает в состоянии постоянной готовности. И что бы ЦАП не считывала «неправильные» данные с выходного порта (это связано с тем, что выходной отсчет приходит неравномерно на каждый бит порта), будем формировать импульс считывания поданный на соответствующий вход ЦАП. Выделим для этого линию P1.0.

Для промежуточного хранения данных в микроконтроллере предусмотрено 4 регистровых банка RB0…RB3 по восемь регистров в каждом (R0…R7) (рис. 2).

рис. 2[3]

Регистровые банки переключаются полем RS слова состояния программы PWS. [3]

Выберем для основной программы 1 регистровый банк (RB1). Для рабочей программы определим третий регистровый банк (RB3).

2.2 Выбор режима таймера-счетчика

Для настройки таймера счетчика T/C0 необходимо определить интервал дескретизации:

TД =1/FД =400мкс

и количество машинных циклов, укладывающихся на интервале дискретизации:

N= TД /TМЦ =400.